WO2012043254A1 - タービン - Google Patents

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WO2012043254A1
WO2012043254A1 PCT/JP2011/071101 JP2011071101W WO2012043254A1 WO 2012043254 A1 WO2012043254 A1 WO 2012043254A1 JP 2011071101 W JP2011071101 W JP 2011071101W WO 2012043254 A1 WO2012043254 A1 WO 2012043254A1
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WO
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dead water
cavity
blade
axial direction
vortex
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/071101
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English (en)
French (fr)
Inventor
松本　和幸
祥弘 桑村
大山　宏治
田中　良典
幸則 町田
朝春 松尾
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to US13/811,738 priority patent/US9429022B2/en
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Priority to EP11828814.1A priority patent/EP2623722B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
    • F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding

Definitions

  • the present invention relates to a turbine used in, for example, a power plant, a chemical plant, a gas plant, a steel mill, a ship, and the like.
  • a turbine used in, for example, a power plant, a chemical plant, a gas plant, a steel mill, a ship, and the like.
  • a casing As a kind of steam turbine, a casing, a shaft body (rotor) rotatably provided inside the casing, a stationary blade fixedly disposed on an inner peripheral portion of the casing, and a downstream side of the stationary blade
  • An impulse turbine is one in which a moving blade rotates only by an impact force received from steam.
  • the stationary blade has a nozzle shape, and the steam that has passed through the stationary blade is injected to the moving blade, and the moving blade rotates only by the impact force received from the steam.
  • the reaction turbine has the same shape as the moving blade, and the moving blade is affected by the impact force received from the steam passing through the stationary blade and the reaction force against the expansion of the steam generated when passing through the moving blade. Is what rotates.
  • a gap having a predetermined width is formed in the radial direction between the tip portion of the rotor blade and the casing, and also between the tip portion of the stationary blade and the shaft body.
  • a gap having a predetermined width is formed in the direction.
  • a part of the steam flowing in the axial direction of the shaft body leaks to the downstream side through the clearance between the tip portions of the rotor blades and the stationary blades.
  • the steam leaking downstream from the gap between the moving blade and the casing does not give impact force or reaction force to the moving blade, so that the driving blade is rotated regardless of whether it is an impulse turbine or a reaction turbine. Little contribution as power.
  • the steam leaking downstream from the gap between the stationary blade and the shaft body does not change its speed and does not expand even if it exceeds the stationary blade, so regardless of whether it is an impulse turbine or a reaction turbine, It hardly contributes as a driving force for rotating the moving blade on the downstream side. Therefore, in order to improve the performance of the steam turbine, it is important to reduce the amount of steam leakage in the gap between the tip portions of the moving blades and the stationary blades.
  • seal fins are conventionally used as a means for preventing steam from leaking from the gaps at the tips of the rotor blades and stationary blades.
  • this seal fin is used at the tip of a moving blade, it is provided so as to protrude from one of the moving blade and the casing and to form a minute gap between the other.
  • the corner of the casing is formed in a curved shape in a cross section along the axial direction so that stress concentration caused by the thermal expansion of the casing does not occur in the corner formed by the wall surface of the casing.
  • the curved shape of the casing corner is generally an arc shape having a radius of about 1 mm.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-performance turbine in which the amount of steam leakage in the gaps between the tip portions of the moving blades and stationary blades is reduced. is there.
  • a turbine according to the present invention includes a blade disposed in a flow path through which a fluid flows, a structure that is provided at a front end side of the blade via a gap, and that rotates relative to the blade, and the blade and the structure. And a seal fin that projects from one of the two and forms a minute gap with the other.
  • the turbine is formed by the blade, the structure, and the seal fin, and includes the fluid inside
  • a dead water area filling section is provided so as to fill a dead water area, which is an area where the eddy current does not reach, in a space where the eddy current is generated.
  • the dead water area of the space is filled with the dead water area filling portion, it is possible to reduce the loss of energy due to the vortex generated inside the space flowing into the dead water area.
  • the eddy current can be strengthened as compared with the case where there is no dead water area filling part, and when the eddy current has a contraction effect, the contraction effect is increased, and the gap between the blade tip and the structure is increased. The amount of fluid leakage can be reduced.
  • the dead water filling portion has an inclined surface along the vortex of the fluid.
  • the energy loss of the eddy current in the dead water area can be more reliably reduced.
  • the vortex can be further strengthened, and when the vortex has a contraction effect, the contraction effect is enhanced, and the amount of fluid leakage can be further reduced.
  • the inclined surface is formed into a concave curve in a cross section along the axial direction.
  • the inclined surface of the dead water area filling portion can be more accurately aligned with the vortex drawing a curved orbit, the energy loss of the vortex current in the dead water area can be more reliably reduced. be able to.
  • the vortex can be further strengthened, and when the vortex has a contraction effect, the contraction effect is enhanced, and the amount of fluid leakage can be further reduced.
  • the inclined surface is formed in a substantially linear shape in a cross section along the axial direction.
  • the dead water filling portion can be provided in the blade or the structure by a simple process or a simple mold shape.
  • the dead water filling portion is provided at a corner portion of the space formed by an axial wall surface along the axial direction and a radial wall surface along the radial direction.
  • the corner portion of the blade or the structure is caused by thermal elongation or elongation due to centrifugal force.
  • the stress concentration can be reduced. Thereby, damage to the blade and the structure due to stress concentration can be prevented in advance.
  • the first seal fin provided on the most upstream side in the axial direction among the seal fins is substantially flush with an axial end surface located at the most upstream part in the axial direction of the blade. Are provided.
  • the seal fin protrudes from the blade, and the axial wall surface along the axial direction of the structure has a portion on the upstream side of the first seal fin on the downstream side.
  • a step is formed in the radial direction from the portion.
  • the seal fin protrudes from the blade side, the minute gap where the fluid leaks is formed at a position close to the structure. Since the axial wall surface of the structure is stepped in the radial direction on the upstream side of the first seal fin, the swirl center of the eddy current comes closer to the minute gap than in the case where there is no stepping. . Therefore, the radial velocity of the vortex in the vicinity of the minute gap is faster in the case of the stepping than in the case of no stepping, and the effect of contraction of the vortex is enhanced, so the amount of fluid leakage in the minute gap Can be further reduced.
  • the axial wall surface along the axial direction of the structure includes a portion facing one of the pair of seal fins adjacent to each other along the axial direction and a portion facing the other. A step in the radial direction is provided between them.
  • the vortex in the space formed between the pair of adjacent seal fins, the vortex is separated at the corner of the step, and the separation is performed downstream of the vortex at the corner. A vortex is generated. And the amount of fluid leakage in the gap between the downstream seal fin and the structure can be reduced by the contraction effect of the separation vortex.
  • the turbine according to the present invention can reduce the amount of fluid leakage in the gap between the blade tip and the structure.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a steam turbine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view in which the periphery of a tip portion of a moving blade in FIG. 1 is enlarged. It is a figure explaining the contraction flow effect of peeling vortex, Comprising: It is the elements on larger scale which expanded the front-end
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a steam turbine 1 according to the first embodiment.
  • the steam turbine 1 is provided with a hollow casing 10, a regulating valve 20 that adjusts the amount and pressure of steam S (fluid) flowing into the casing 10, and a casing 10 that is rotatably provided.
  • Casing 10 has an internal space hermetically sealed and a flow path for steam S.
  • a ring-shaped partition plate outer ring 11 (structure) into which the shaft body 30 is inserted is firmly fixed to the inner wall surface of the casing 10.
  • a plurality of regulating valves 20 are attached to the inside of the casing 10, and each includes a regulating valve chamber 21 into which steam S flows from a boiler (not shown), a valve body 22, and a valve seat 23.
  • a regulating valve chamber 21 into which steam S flows from a boiler (not shown), a valve body 22, and a valve seat 23.
  • the shaft body 30 includes a shaft main body 31 and a plurality of disks 32 extending radially from the outer periphery of the shaft main body 31.
  • the shaft body 30 transmits rotational energy to a machine such as a generator (not shown).
  • the annular stationary blade group 40 surrounds the shaft body 30 and is provided at a predetermined interval in the circumferential direction, and a plurality of stationary blades 41 whose base end portions are respectively held by the partition plate outer ring 11, and the stationary blades 41 And a ring-shaped hub shroud 42 that connects the radial front ends to each other in the circumferential direction.
  • the shaft 30 is inserted through the hub shroud 42 with a gap having a predetermined width in the radial direction.
  • the six annular stator blade groups 40 configured as described above are provided at predetermined intervals in the axial direction of the shaft body 30, and convert the pressure energy of the steam S into velocity energy and are adjacent to the downstream side. It guides to the moving blade 51 side.
  • the bearing unit 60 includes a journal bearing device 61 and a thrust bearing device 62, and supports the shaft body 30 in a rotatable manner.
  • the annular blade group 50 surrounds the shaft body 30 and is provided at a predetermined interval in the circumferential direction, and a plurality of blades 51 whose base end portions are respectively fixed to the disk 32, and the radial direction of these blades 51 It has a ring-shaped tip shroud (not shown in FIG. 1) that connects the tip portions to each other in the circumferential direction.
  • the six annular blade groups 50 configured as described above are provided so as to be adjacent to the downstream side of the six annular stationary blade groups 40. Thereby, the annular stator blade group 40 and the annular rotor blade group 50, which are one set and one stage, are configured in a total of six stages along the axial direction.
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view in which the periphery of the tip of the moving blade 51 in FIG. 1 is enlarged.
  • the ring-shaped tip shroud 52 is disposed at the tip of the moving blade 51.
  • the chip shroud 52 has a step-like cross-sectional shape, and includes three axial wall surfaces 521a, 521b, and 521c along the axial direction, and three radial wall surfaces 522a, 522b, and 522c along the radial direction. ing.
  • the cross-sectional shape of the chip shroud 52 is not limited to the present embodiment, and the design can be changed as appropriate.
  • annular groove 111 having a concave cross section is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 11 of the partition plate shown in FIG. Then, three seal fins 12 are respectively provided on the bottom surface 111a of the annular groove so as to protrude in the radial direction.
  • the first seal fin 12A located on the most upstream side in the steam flow direction, that is, the axial direction, is provided slightly downstream from the radial wall surface 522a of the tip shroud 52, Between the tip and the axial wall surface 521a of the tip shroud 52, a minute gap 13A is formed in the radial direction.
  • the second seal fin 12 ⁇ / b> B located on the second upstream side is provided slightly downstream from the radial wall surface 522 b of the tip shroud 52, and its tip and the axial direction of the tip shroud 52 are provided.
  • a minute gap 13B is also formed in the radial direction between the wall surface 521b.
  • the third seal fin 12 ⁇ / b> C located on the most downstream side is provided slightly downstream from the radial wall surface 522 c of the tip shroud 52, and the tip thereof and the axial wall surface 521 c of the tip shroud 52. Between these, a minute gap 13C is formed in the radial direction.
  • the length of the seal fin 12 configured as described above is shortened in the order of the first seal fin 12A, the second seal fin 12B, and the third seal fin 12C.
  • the length, shape, installation position, number, and the like of the seal fins 12 are not limited to the present embodiment, and the design can be changed as appropriate according to the cross-sectional shape of the tip shroud 52 and / or the partition plate outer ring 11.
  • the dimension of the minute gap 13 is a safe range in which the seal fin 12 and the tip shroud 52 do not contact each other in consideration of the thermal elongation amount of the casing 10 and the moving blade 51, the centrifugal elongation amount of the moving blade, and the like. Of these, it is preferable to set the minimum value.
  • the three minute gaps 13 are all set to the same size, but the minute gaps 13 may be set to different dimensions by the seal fins 12 as necessary.
  • the seal fin 12 is provided so as to protrude from the outer ring 11 of the partition plate, and the minute gap 13 is formed between the tip shroud 52 and, conversely, the seal fin 12 protrudes from the tip shroud 52.
  • the minute gap 13 may be formed between the outer ring 11 and the partition plate outer ring 11.
  • the first cavity C1 located on the most upstream side in the axial direction is formed with the bottom surface 111a and the side surface 111b of the annular groove 111 and the first seal fin as shown in FIG. 12A, and the radial wall surface 522a and the axial wall surface 521a of the chip shroud 52 are formed.
  • the first cavity C1 formed in this way has a substantially rectangular shape in a cross section along the axial direction.
  • the first seal fin 12A is provided slightly downstream from the radial wall surface 522a as described above, the widened portion 14 slightly widened in the axial direction is provided in the axially downstream portion of the first cavity C1. Is formed.
  • the two corners of the first cavity C1 more specifically, the corner formed by the bottom surface 111a and the side surface 111b of the annular groove 111, and the bottom surface 111a of the annular groove 111 and the first Dead water area filling portions 15 are respectively provided at corners formed by one seal fin 12A.
  • the two dead water zone filling portions 15 are for filling and eliminating the dead water zone generated at the corners of the first cavity C1, and are inclined surfaces formed in a concave curve in a cross section along the axial direction thereof. K.
  • the concave curve has a shape that follows the vortex of the steam S generated inside the first cavity C1, and in this embodiment, has an arc shape with a radius of 5 mm or more.
  • the size of the dead water filling portion 15 is about 25 times or more in terms of the cross-sectional area compared with the arc-shaped portion having a radius of about 1 mm formed at the corner of the casing to prevent stress concentration as described above. It is the size of.
  • the dead water area filling part 15 was comprised as a member different from the partition plate outer ring
  • FIG. Further, the position where the dead water area filling portion 15 is provided is not limited to the corner of the first cavity C1, and can be an arbitrary position where the dead water area is generated in the first cavity C1.
  • the shape of the inclined surface K is not limited to the arc shape as in the present embodiment, but can be any shape according to the shape of the vortex of the steam S.
  • the second cavity C2 located on the second upstream side in the axial direction includes a bottom surface 111a of the annular groove 111, a first seal fin 12A, as shown in FIG.
  • the tip shroud 52 is formed by the axial wall surfaces 521a and 521b and the radial wall surface 522b, and the second seal fin 12B.
  • the widened portion 16 that is slightly widened in the axial direction is also formed in the axially downstream portion of the second cavity C2 in the same manner as the first cavity C1.
  • the dead water filling portions 17 are also provided at the corners formed by the above.
  • the roles and shapes of the two dead water zone filling portions 17 are the same as those of the dead water zone filling portion 15 of the first cavity C1.
  • the third cavity C3 located on the most downstream side in the axial direction includes a bottom surface 111a of the annular groove 111, a second seal fin 12B, a tip shroud, as shown in FIG. 52, the axial wall surfaces 521b and 521c, the radial wall surface 522c, and the third seal fin 12C.
  • the widened portion 18 that is slightly widened in the axial direction is formed in the axially downstream portion of the third cavity C3 as well as the first cavity C1.
  • the dead water area filling portions 19 are also provided at the corners formed by the above.
  • the roles and shapes of the two dead water zone filling portions 19 are the same as those of the dead water zone filling portion 15 of the first cavity C1.
  • the effect of the steam turbine 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the regulating valve 20 shown in FIG. 1 When the regulating valve 20 shown in FIG. 1 is opened, the steam S flows into the casing 10 from a boiler (not shown).
  • the steam S is guided to the annular moving blade group 50 by the annular stationary blade group 40 of each stage, and the annular moving blade group 50 starts rotating.
  • the energy of the steam S is converted into rotational energy by the annular blade group 50, and this rotational energy is transmitted from the shaft body 30 that rotates integrally with the annular blade group 50 to a generator (not shown) or the like. Is done.
  • a part of the main vortex SU1 is peeled off at the corner 52A of the chip shroud 52, so that in the widened portion 14 of the first cavity C1, the main vortex SU1 rotates in the direction opposite to the main vortex SU1, that is, clockwise in FIG. HU1 (vortex) is generated.
  • the separation vortex HU1 exhibits a so-called contraction effect that reduces the amount of leakage of the steam S in the minute gap 13A between the first seal fin 12A and the tip shroud 52.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the contraction effect of the separation vortex HU1, and is a partially enlarged sectional view in which the periphery of the front end portion of the first seal fin 12A in FIG. 2 is enlarged.
  • the clockwise peeling vortex HU1 has a radially inward inertial force immediately before the minute gap 13A between the first seal fin 12A and the tip shroud 52. Therefore, the steam S leaking downstream through the minute gap 13A is pressed down by the inertial force of the separation vortex HU1, so that the width in the radial direction is reduced as shown by the one-dot chain line in FIG.
  • the separation vortex HU1 has an effect of reducing the leak amount by compressing the steam S radially inward, that is, a contraction effect.
  • the effect of the contraction flow increases as the inertial force of the separation vortex HU1 increases, that is, as the flow velocity of the separation vortex HU1 increases.
  • the first cavity C1 is provided with a dead water area filling portion 15 having a substantially arc shape at the two corners along the flow of the main vortex SU1. Therefore, a dead water area, that is, an area that does not reach the main vortex SU1 does not occur at the corner of the first cavity C1. Thereby, it is possible to prevent the energy of the steam S from being lost due to the steam S forming the main vortex SU1 flowing into the dead water area. Then, the main vortex SU1 can be strengthened, and as a result, the separation vortex HU1 that separates from the main vortex SU1 can also be strengthened.
  • the contraction effect of the separation vortex HU1 is greater than in the case where there is no dead water filling section 15, and the amount of steam S leaked in the minute gap 13A between the first seal fin 12A and the tip shroud 52 is reduced. be able to.
  • the vapor S leaking from the minute gap 13A flows into the second cavity C2.
  • the steam S collides with the radial wall surface 522b of the tip shroud 52 to form a counterclockwise main vortex SU2.
  • a clockwise peeling vortex HU2 is generated in the widened portion 16 of the second cavity C2.
  • the separation vortex HU2 Similar to the separation vortex HU1, the separation vortex HU2 also exhibits a contraction effect that reduces the amount of leakage of the steam S in the minute gap 13B between the second seal fin 12B and the tip shroud 52.
  • the second cavity C2 is also provided with a substantially arc-shaped dead water area filling portion 17 at its two corners. Therefore, the main vortex SU2 can be strengthened similarly to the dead water zone filling portion 15 of the first cavity C1, and as a result, the separation vortex HU2 can also be strengthened. Thereby, compared with the case where there is no dead water area filling part 17, the contraction effect of exfoliation eddy HU2 becomes large, and the amount of leakage of steam S in minute gap 13B can be reduced.
  • the vapor S leaking from the minute gap 13B flows into the third cavity C3.
  • the steam S collides with the radial wall surface 522c of the tip shroud 52 to form a counterclockwise main vortex SU3.
  • a clockwise peeling vortex HU3 is generated in the widened portion 18 of the third cavity C3.
  • the separation vortex HU3 Similar to the separation vortex HU1, the separation vortex HU3 also exhibits a contraction effect that reduces the leakage amount of the steam S in the minute gap 13C between the third seal fin 12C and the tip shroud 52.
  • the third cavity C3 is also provided with a substantially arc-shaped dead water area filling portion 19 at its two corners. Therefore, the main vortex SU3 can be strengthened similarly to the dead water zone filling portion 15 of the first cavity C1, and as a result, the separation vortex HU3 can also be strengthened. Thereby, compared with the case where there is no dead water area filling part 19, the contraction effect of separation vortex HU3 becomes large, and the amount of leakage of steam S in minute gap 13C can be reduced.
  • the leakage amount of the steam S can be minimized by reducing the leakage amount of the steam S by the contraction effect of the separation vortices HU1, HU2, and HU3 in the three cavities C1, C2, and C3. It has become.
  • the number of cavities C along the axial direction is not limited to three, and an arbitrary number can be provided.
  • the dead water area filling section 15 is provided in the first cavity C
  • the dead water area filling section 17 is provided in the second cavity C2
  • the dead water area filling section 19 is provided in the third cavity C3. It is not necessary to provide a dead water area filling part in C, and it is sufficient if at least one cavity C is provided with a dead water area filling part.
  • the steam turbine according to this embodiment differs from the steam turbine 1 according to the first embodiment in the position where the dead water region filling portion is provided in the cavity C formed around the tip of the moving blade 51. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are used and description thereof is omitted here.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of the tip of the rotor blade 51 of the second embodiment. Similar to the first embodiment, three cavities C are formed between the annular blade group 50 and the partition plate outer ring 11. Of the three cavities C, the first cavity C1 located on the most upstream side in the axial direction is not provided with a dead water filling portion.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the second cavity C2 located on the second upstream side in the axial direction is provided with a dead water filling portion 70 at one corner thereof. It has been.
  • the dead water filling portion 70 has a substantially arc-shaped inclined surface K in a cross section along the axial direction, and is provided at a corner formed by the axial wall surface 521a and the radial wall surface 522b of the chip shroud 52. Yes.
  • the third cavity C3 located on the most downstream side in the axial direction is provided with a dead water filling portion 71 at one corner thereof. Yes.
  • the dead water region filling portion 71 also has a substantially arc-shaped inclined surface K, and is provided at a corner formed by the axial wall surface 521b and the radial wall surface 522c of the tip shroud 52.
  • a dead water area filling portion 70 having a substantially arc-shaped inclined surface K is provided at one corner of the second cavity C2. Accordingly, the main vortex SU2 can be strengthened by preventing the loss of the energy of the steam S in the dead water area, and as a result, the separation vortex HU2 can also be strengthened. Thereby, compared with the case where there is no dead water area filling part 70, the contraction effect of the separation vortex HU2 is increased, and the leakage amount of the steam S in the minute gap 13B can be reduced.
  • the dead water filling portion 70 is provided at a corner formed by the axial wall surface 521a and the radial wall surface 522b of the chip shroud 52. Therefore, it is possible to alleviate the occurrence of stress concentration due to thermal elongation or elongation due to centrifugal force at the corners 52B and 52C of the tip shroud 52 formed by the axial wall surface 521a and the radial wall surface 522b and having a sharp shape. it can.
  • a dead water area filling portion 71 having a substantially arc-shaped inclined surface K is also provided at one corner of the third cavity C3. Therefore, since the separation vortex HU3 can be strengthened by strengthening the main vortex SU3, the leakage amount of the steam S in the minute gap 13C can be reduced as compared with the case where there is no dead water area filling portion 71.
  • the dead water region filling portion 71 is provided at a corner formed by the axial wall surface 521b and the radial wall surface 522c of the tip shroud 52. Therefore, stress concentration caused by thermal elongation or elongation due to centrifugal force can be mitigated in the corners 52B and 52C of the tip shroud 52 having a sharp shape.
  • the steam turbine according to this embodiment is also different from the steam turbine 1 of the first embodiment in the position where the dead water region filling portion is provided in the cavity C formed around the tip of the moving blade 51. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are used and description thereof is omitted here.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of the tip portion of the rotor blade 51 of the third embodiment. Similar to the first embodiment, three cavities C are formed between the annular blade group 50 and the partition plate outer ring 11. Of the three cavities C, the first cavity C1 located on the most upstream side in the axial direction is provided with the dead water filling portion 15 at the same two corners as in the first embodiment shown in FIG. It has been.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the second cavity C ⁇ b> 2 located on the second upstream side in the axial direction has the same two corners as in the first embodiment shown in FIG. 2.
  • a dead water area filling portion 17 is provided respectively, and a dead water area filling portion 70 is also provided at the same corner as in the second embodiment shown in FIG.
  • the third cavity C3 located on the most downstream side in the axial direction also has a dead water area at the same two corners as in the first embodiment shown in FIG.
  • Each of the filling portions 19 is provided, and a dead water area filling portion 71 is also provided at the same corner as in the second embodiment shown in FIG.
  • the second cavity C ⁇ b> 2 is further provided with a dead water zone filling unit 70 in addition to the two dead water zone filling units 17, so that the energy of the steam S is compared with the first embodiment. Can be further prevented from being lost in the dead water area.
  • the main vortex SU2 can be further strengthened, the separation vortex HU2 can be further strengthened, and the leak amount of the steam S in the minute gap 13B can be further reduced as compared with the first embodiment.
  • the leak amount of the steam S in the minute gap 13C can be further reduced from the first embodiment for the same reason as the second cavity C2.
  • the heat shrunk or the centrifugal force causes the extension. It is possible to alleviate the occurrence of stress concentration at the location.
  • the steam turbine according to the fourth embodiment of the present invention differs in the position and shape of the dead water region filling portion in the cavity C formed around the tip of the moving blade 51. . Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are used and description thereof is omitted here.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of the tip of the moving blade 51 of the fourth embodiment. Similar to the first embodiment, three cavities C are formed between the annular blade group 50 and the partition plate outer ring 11. The three cavities C are each provided with a dead water area filling portion at the same corner as in the third embodiment shown in FIG. 5, but the shape of the inclined surface K of each dead water area filling portion is the third embodiment. It is different from the form.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the first cavity C1 located on the most upstream side in the axial direction includes the same two as in the first embodiment shown in FIG.
  • a dead water filling portion 72 having an inclined surface K having a substantially elliptic arc shape is provided at the corner.
  • the second cavity C2 located on the second upstream side in the axial direction is also provided with a dead water filling portion 73 having an inclined surface K having a substantially elliptic arc shape at the same two corners as in the first embodiment.
  • a dead water filling portion 74 having an inclined surface K having a substantially elliptic arc shape is provided at the same corner as in the second embodiment.
  • the third cavity C3 located on the most downstream side in the axial direction is provided with a dead water area filling portion 75 having an inclined surface K having a substantially elliptic arc shape at the same two corners as in the first embodiment.
  • a dead water filling portion 76 having an inclined surface K having a substantially elliptic arc shape is provided.
  • the effects of the steam turbine 1 according to the fourth embodiment will be described focusing on differences from the third embodiment.
  • the steam turbine 1 according to the third embodiment exhibits.
  • the main vortices SU1, SU2, SU3 generated in the three cavities C generally have a cross-sectional shape along the axial direction that is elliptical rather than a perfect circle.
  • the shape of the inclined surface K of the dead water area filling portions 72 to 76 is also substantially elliptical arc shape so as to more accurately follow the shape of the water, the energy of the steam S flows into the dead water area and the energy is lost. It is because it can prevent more reliably than embodiment.
  • the inclined surface K of the dead water filling portion 72, 73, 75 provided on the partition plate outer ring 11 side has a substantially elliptical arc shape that is vertically long in the radial direction.
  • the inclined surfaces K of the dead water filling portions 74 and 76 provided on the tip shroud 52 side have a substantially elliptical arc shape that is vertically long in the axial direction.
  • the separation vortices HU1, HU2, and HU3 have an inertial force in the radial direction immediately before the minute gaps 13A, 13B, and 13C, so that the contraction effect of the separation vortices HU1, HU2, and HU3 is increased. Can do. It should be noted that it is possible to change the design appropriately as to whether the inclined surface K of the dead water filling section 72 to 76 is formed in a substantially elliptical elliptical shape in either the axial direction or the radial direction.
  • the steam turbine according to the fifth embodiment of the present invention differs in the position and shape of the dead water region filling portion in the cavity C formed around the tip of the moving blade 51. . Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are used and description thereof is omitted here.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of the tip of the moving blade 51 of the fifth embodiment. Similar to the first embodiment, three cavities C are formed between the annular blade group 50 and the partition plate outer ring 11. The three cavities C are each provided with a dead water area filling portion at the same corner as in the third embodiment shown in FIG. 5, but the shape of the inclined surface K of each dead water area filling portion is the third embodiment. It is different from the form.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
  • the first cavity C1 located on the most upstream side in the axial direction includes the same two as in the first embodiment shown in FIG.
  • a dead water area filling portion 77 having a substantially linear inclined surface K is provided at the corner.
  • the second cavity C2 located upstream of the second surface along the axial direction there is a dead water area filling portion 78 having a substantially linear inclined surface K at the same two corners as in the first embodiment.
  • a dead water filling portion 79 having a substantially linear inclined surface K is provided at the same corner as in the second embodiment.
  • the third cavity C3 located on the most downstream side in the axial direction is also provided with a dead water area filling portion 80 having a substantially linear inclined surface K at the same two corners as in the first embodiment.
  • a dead water area filling portion 81 having a substantially linear inclined surface K is provided.
  • the operational effects of the steam turbine 1 according to the fifth embodiment will be described focusing on differences from the third embodiment.
  • the steam turbine 1 according to the third embodiment exhibits.
  • the dead water filling parts 77 to 81 are integrally formed with the partition plate outer ring 11 and the chip shroud 52, the shape of the mold for forming the partition plate outer ring 11 and the chip shroud 52 is simplified. be able to.
  • the dead water area filling portions 77 to 81 have only one substantially linear inclined surface K has been described as an example.
  • the dead water area filling portions 77 to 81 have an approximately linear inclined surface K. You may have two or more. That is, the cross-sectional shape of the dead water filling parts 77 to 81 is not limited to a triangle as in this embodiment, but may be a polygon.
  • the configuration of the steam turbine according to the sixth embodiment of the present invention will be described.
  • the position where the dead water area filling portion is provided is not the periphery of the tip portion of the moving blade 51 but the periphery of the tip portion of the stationary blade 41. Is different. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are used and description thereof is omitted here.
  • the annular stationary blade group 40 corresponds to a blade according to the present invention
  • the shaft body 30 corresponds to a structure according to the present invention.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view in which the vicinity of the tip of the stationary blade 41 of the sixth embodiment is enlarged.
  • the ring-shaped hub shroud 42 is disposed at the tip of the stationary blade 41.
  • Three seal fins 84 are provided on the outer peripheral surface 42a of the hub shroud 42 so as to protrude in the radial direction.
  • the first seal fin 84A provided on the most upstream side in the axial direction is substantially flush with the axial end surface 42b located at the most upstream portion in the axial direction of the hub shroud 42. It is provided to form.
  • annular groove 301 having a concave cross section is formed on the outer peripheral surface of the shaft body 30, and a portion having a small diameter due to the formation of the annular groove 301 is inserted into the hub shroud 42. Thereby, a minute gap 85 is formed in the radial direction between the bottom surface 301 a of the annular groove 301 and each seal fin 84.
  • the length, shape, installation position, number, and the like of the seal fins 84 are not limited to this embodiment, and the design can be changed as appropriate according to the cross-sectional shape of the hub shroud 42 and / or the shaft body 30.
  • the dimension of the minute gap 85 is preferably set to a minimum value within a safe range where the seal fin 84 and the shaft body 30 do not contact each other.
  • the seal fin 84 is provided so as to protrude from the hub shroud 42 and the minute gap 85 is formed between the seal body 84 and the shaft body 30, but conversely, the seal fin 84 protrudes from the shaft body 30. It may be provided and a minute gap 85 may be formed between the hub shroud 42 and the hub shroud 42.
  • the fourth cavity C4 located on the most upstream side in the axial direction is provided with the bottom surface 301a and the side surface 301b of the annular groove 301 and the first seal fin as shown in FIG. 84A and the axial end surface 42b of the hub shroud 42 are formed.
  • the fourth cavity C4 thus formed has a substantially rectangular shape with a cross section along the axial direction.
  • a dead water filling portion 86 is provided at one corner of the fourth cavity C4, more specifically at the corner formed by the bottom surface 301a and the side surface 301b of the annular groove 301. It has been.
  • This one dead water region filling part 86 has a substantially elliptic arc-shaped inclined surface K in a cross section along the axial direction thereof.
  • the role of the dead water area filling part 86 is the same as that of 1st Embodiment.
  • the shape of the inclined surface K of the dead water region filling portion 86 is not limited to a substantially elliptic arc shape as in the present embodiment, but may be a substantially arc shape or a substantially linear shape.
  • the dead water filling portion 86 is provided only in the fourth cavity among the three cavities C. However, the fifth cavity C5 located on the second upstream side or the sixth cavity located on the most downstream side. You may provide a dead water zone filling part also in the cavity C6.
  • the dead water region filling portion is also formed in the corner portion formed by the outer peripheral surface 42a of the hub shroud 42 and the second seal fin 84B, or in the corner portion formed by the outer peripheral surface 42a of the hub shroud 42 and the third seal fin 84C. May be provided.
  • the steam S that has flowed into the casing 10 shown in FIG. 1 originally passes between the plurality of stationary blades 41 constituting the annular stationary blade group 40 and is guided to the annular moving blade group 50.
  • a part of S leaks downstream through a minute gap 85 (85A, 85B, 85C) between the annular stationary blade group 40 and the shaft body 30.
  • the main vortex SU4 since the main vortex SU4 rotates clockwise, the main vortex SU4 has a radially outward inertial force immediately before the minute gap 85A. Accordingly, the main vortex SU4 exerts a contraction effect that reduces the leak amount by compressing the steam S leaking downstream through the minute gap 85A.
  • the fourth cavity C4 is provided with a dead water area filling portion 86 having a substantially elliptic arc shape at one corner thereof along the flow of the main vortex SU4. Therefore, the dead water area generated in the fourth cavity C4 can be reduced, and loss of energy due to the flow of the steam S into the dead water area can be reduced. As a result, the main vortex SU4 can be strengthened as compared with the case where there is no dead water filling section 86, and as a result, the contraction effect of the main vortex SU4 is increased, and the amount of leakage of the steam S in the minute gap 85A is reduced. be able to.
  • the steam turbine according to the present embodiment differs from the steam turbine according to the sixth embodiment in the shape of the cavity located on the most upstream side in the axial direction. Since the other configuration is the same as that of the sixth embodiment, the same reference numerals are used and description thereof is omitted here.
  • FIG. 9 is a partial enlarged cross-sectional view in which the periphery of the tip portion of the stationary blade 41 of the seventh embodiment is enlarged.
  • three cavities C are formed between the annular stator blade group 40 and the shaft body 30.
  • the seal fin 84 can be provided so as to protrude from the shaft body 30 instead of the hub shroud 42 side.
  • the seal fin 84 is provided on the hub shroud 42 side. Is an essential configuration and cannot be provided in the shaft body 30. It is not limited to the vicinity of the tip of the stationary blade 41, and a seal fin 84 is provided so as to protrude from the tip shroud 52 constituting the rotor blade 51, and a portion upstream of the seal fin 84 is arranged in a radial direction from a downstream portion. You may form so that it may step down, ie, may be located in the radial direction outer side.
  • the dead water area filling parts 87 and 88 are provided in the two corners of the seventh cavity C7, respectively. More specifically, a dead water region filling portion 87 is provided at a corner portion formed by the bottom surface 301a and the side surface 301b of the annular groove 301, and a corner portion formed by the bottom surface 301a and the step surface 301c is filled with a dead water region. A portion 88 is provided. These two dead water zone filling portions 87 and 88 each have a substantially elliptic arc-shaped inclined surface K in a cross section along the axial direction thereof.
  • the effects of the steam turbine 1 according to the seventh embodiment will be described focusing on differences from the sixth embodiment.
  • the first seal fins 84 ⁇ / b> A are provided so as to protrude from the hub shroud 42, whereby the position where the minute gap 85 ⁇ / b> A is formed is a position close to the shaft body 30.
  • the seventh cavity C7 on the upstream side from the minute gap 85A is formed to be stepped down from the eighth cavity C8 and the ninth cavity C9 on the downstream side.
  • the main vortex SU5 that rotates clockwise inside the seventh cavity C7 passes through the minute gap 85A and reaches further downward (inward in the radial direction). Accordingly, in the main vortex SU5 of this embodiment, the center of rotation of the main vortex SU5 approaches the minute gap 85A as compared to the case where there is no stepping down as in the sixth embodiment shown in FIG. Accordingly, the radial velocity of the main vortex SU5 in the vicinity of the minute gap 85A is faster when there is a step than when there is no step, and the contraction effect of the main vortex SU5 is increased. The leak amount of the steam S can be further reduced.
  • the dead water filling portions 87 and 88 are provided at the two corners of the seventh cavity C7, only at one corner of the fourth cavity C4 as in the sixth embodiment. Compared with the case where the dead water area filling part 86 is provided, the dead water area can be further reduced and the main vortex SU5 can be further strengthened. Thereby, this embodiment produces the effect that the leak amount of the vapor
  • the steam turbine according to the present embodiment is different in shape of each cavity from the steam turbine according to the sixth embodiment. Since the other configuration is the same as that of the sixth embodiment, the same reference numerals are used and description thereof is omitted here.
  • FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional view in which the vicinity of the tip of the stationary blade 41 of the eighth embodiment is enlarged. Similar to the seventh embodiment, three cavities C are formed between the annular stator blade group 40 and the shaft body 30. However, among the three cavities C, the tenth cavity C10 located on the most upstream side has the same configuration as the seventh cavity C7 of the seventh embodiment, but the eleventh cavity C11 and the twelfth cavity located on the downstream side thereof. The configuration of C12 is different from the eighth cavity C8 and the ninth cavity C9 of the seventh embodiment.
  • the bottom surface 301a of the annular groove 301 has a downstream side along the axial direction at a position between the first seal fin 84A and the second seal fin 84B adjacent to each other.
  • a stepped portion 89 is formed so as to step inward in the radial direction from the upstream side.
  • a widened portion 90 that is slightly widened in the radial direction is formed in the axially downstream portion of the eleventh cavity C11.
  • the radial height position of the bottom surface 301a is a height position substantially equal to the bottom surface 301a forming the tenth cavity C10.
  • the bottom surface 301a on the downstream side of the stepped portion 89 may be at a different height from the bottom surface 301a that forms the tenth cavity C10.
  • the dead water area filling parts 87 and 88 are each provided in the two corners of 10th cavity C10 similarly to 7th Embodiment.
  • a dead water area filling portion 82 and a dead water area filling portion 83 are provided at three corners of the eleventh cavity C11. More specifically, the corner formed by the outer peripheral surface 42a of the hub shroud 42 and the first seal fin 84A and the corner formed by the outer peripheral surface 42a and the second seal fin 84B are filled with dead water.
  • Each part 82 is provided.
  • a dead water filling portion 83 is provided at a corner formed by the step portion 89 and the bottom surface 301a.
  • the clockwise main vortex SU5 is formed inside the tenth cavity C10, similarly to the seventh cavity C7 of the seventh embodiment, and has the same effect as the seventh embodiment. Play.
  • the vapor S flowing from the tenth cavity C10 to the eleventh cavity C11 through the minute gap 85A forms a counterclockwise main vortex SU6 inside the eleventh cavity C11. .
  • a part of the main vortex SU6 is peeled off at the corner portion of the step portion 89, whereby a clockwise peeling vortex HU4 is generated.
  • this separation vortex HU4 has a radially inward inertial force immediately before the minute gap 85B between the second seal fin 84B and the shaft body 30, it exerts a large contraction effect. .
  • the step portion 89 is not formed in the eleventh cavity C11, and this embodiment is formed at the tip portion of the second seal fin 84B as compared with the case where only the counterclockwise main vortex SU6 is generated therein. There is an effect that the leakage amount of the steam S in the minute gap 85B can be further reduced.
  • the eleventh cavity C11 is provided with a dead water area filling portion 82 along the flow of the main vortex SU6 at its two corners, and at one corner with a separation vortex.
  • a dead water area filling portion 83 is provided along the flow of the HU 4. Therefore, it is possible to reduce the loss of energy by flowing into the dead water area for both the main vortex SU6 and the separation vortex HU4. As a result, both the main vortex SU6 and the separation vortex HU4 can be strengthened as compared with the case without the dead water area filling portions 82 and 83, so that the leakage amount of the steam S in the minute gap 85B can be reduced.
  • the stepped portion 89 is formed so that the downstream side is stepped radially inward from the upstream side along the axial direction.
  • the step portion 91 may be formed so as to rise one step radially outward from the upstream side.
  • a widened portion 92 that is slightly widened in the axial direction is formed in the axially downstream portion of the eleventh cavity C11.
  • the corner formed by the outer peripheral surface 42a of the hub shroud 42 and the first seal fin 84A and the corner formed by the outer peripheral surface 42a and the second seal fin 84B are A dead water area filling section 82 is provided.
  • a dead water filling portion 100 is provided at a corner formed by the step portion 91 and the bottom surface 301a.
  • the vapor S flowing from the tenth cavity C10 to the eleventh cavity C11 through the minute gap 85A also forms the main vortex SU7 within the eleventh cavity C11.
  • a part of the main vortex SU7 is peeled off at the corner portion of the step portion 91, whereby a clockwise peeling vortex HU5 is generated.
  • the eleventh cavity C11 is provided with dead water filling portions 82 at two corners, so that the energy loss of the main vortex SU7 can be reduced as in the configuration of FIG.
  • the dead water filling portion 100 is provided at one corner, the energy loss of the separation vortex HU5 can also be reduced.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of the tip end portion of the moving blade 51 of the ninth embodiment, and particularly an enlarged view of the tip end portion of the first seal fin 93.
  • symbol is used and description is abbreviate
  • the first seal fin 93 includes a fin main body 931 and a space restricting portion 932 formed wider than the fin main body 931.
  • the first cavity C1 upstream from the first seal fin 93 has a widened portion 94 that is slightly widened in the axial direction at the downstream side in the axial direction.
  • a dead water area filling portion 95 is provided at a corner portion of the widened portion 94, more specifically at a corner portion formed by the fin main body portion 931 and the space limiting portion 932.
  • the counterclockwise main vortex SU ⁇ b> 1 formed in the first cavity C ⁇ b> 1 is partially peeled off at the corner portion of the tip shroud 52, so that the inside of the widened portion 94 is A clockwise peeling vortex HU1 is generated.
  • the separation vortex HU1 collides with the space restricting portion 932 and the fin main body portion 931, and the flow direction thereof is guided, whereby the flow of the vortex flow is strengthened.
  • the dead water region filling portion 95 is provided at the corner of the widened portion 94, it is possible to reduce the loss of energy of the steam S due to the separation vortex HU1 flowing into the dead water region. Thereby, compared with the case where there is no dead water area filling portion 95, the separation vortex HU1 can be strengthened to increase the contraction effect thereof, so that the amount of leakage of the steam S in the minute gap 13A can be reduced.
  • the steam turbine according to this embodiment differs from the steam turbine 1 according to the first embodiment in the position where the dead water region filling portion is provided in the cavity C formed around the tip of the moving blade 51. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are used and description thereof is omitted here.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of the tip of the moving blade 51 of the tenth embodiment. Similar to the first embodiment, three cavities C are formed between the annular blade group 50 and the partition plate outer ring 11. Here, in this embodiment, the separation distance in the axial direction from the seal fins 12A, 12B, and 12C to the radial wall surfaces 522a, 522b, and 522c is set longer than that in the first embodiment. Accordingly, the widened portions 96, 97, and 98 of the three cavities C1, C2, and C3 are formed wider than in the first embodiment.
  • the first cavity C1 located on the most upstream side in the axial direction is provided with the dead water filling portion 15 at the two corners as in the first embodiment. Yes. More specifically, the dead water filling portion 15 is formed at the corner formed by the bottom surface 111a and the side surface 111b of the annular groove 111 and at the corner formed by the bottom surface 111a of the annular groove 111 and the first seal fin 12A. Is provided.
  • the first cavity C1 is provided with a dead water area filling portion 99 at an intermediate position between the two corners of the bottom surface 111a of the annular groove 111.
  • the dead water filling portion 99 has two inclined surfaces K1 and K2, and one inclined surface K1 has the other inclined surface K2 so as to follow the flow of the main vortex SU1 generated in the first cavity C1. Are formed so as to follow the flow of the separation vortex HU1 generated in the widened portion 96 of the first cavity C1.
  • the second cavity C2 and the third cavity C3 are also provided with dead water filling portions 17 and 19 at the two corners, respectively, and between the two corners of the bottom surface 111a.
  • a dead water area filling section 99 is provided at each position.
  • the separation vortex HU1 can be strengthened indirectly by strengthening the main vortex SU1, and the separation vortex HU1 can also be strengthened directly.
  • the contraction effect of the separation vortex HU1 is increased as compared with the case where there is no dead water area filling portion 15, 15, 99, so that the amount of leakage of the steam S in the minute gap 13A can be reduced.
  • the present invention provides a blade disposed in a flow path through which a fluid flows, a structure that is provided on the tip side of the blade via a gap, and that rotates relative to the blade, and either the blade or the structure.
  • a turbine provided with a seal fin that protrudes from one side and forms a minute gap with the other, and is formed by the blade, the structure, and the seal fin, and the vortex of the fluid is formed inside the turbine.
  • the present invention relates to a turbine in which a dead water area filling section is provided so as to fill a dead water area, which is an area where the eddy current does not reach, in a generated space.
  • the eddy current can be strengthened as compared with the case where there is no dead water area filling portion, and when the eddy current has a contraction effect, the contraction effect is increased, and the blade tip and the structure are separated. The amount of fluid leakage in the gap can be reduced.

Landscapes

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Abstract

　本発明に係るタービンは、流路に配置される環状動翼体（５０）と、その先端側に隙間を介して設けられた仕切板外輪（１１）と、仕切板外輪（１１）から突出して設けられ、環状動翼体（５０）との間に微小隙間（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）を形成するシールフィン（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）とを備え、内部で主渦（ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３）が発生するキャビティ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）に、主渦（ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３）が及ばない領域である死水域を埋めるようにして、死水域充填部（１５，１７，１９）がそれぞれ設けられたものである。

Description

タービン
　本発明は、例えば、発電プラント、化学プラント、ガスプラント、製鉄所、船舶等に用いられるタービンに関するものである。
　本願は、２０１０年９月２８日に日本に出願された特願２０１０－２１７２１８号に優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、蒸気タービンの一種として、ケーシングと、ケーシングの内部に回転自在に設けられた軸体（ロータ）と、ケーシングの内周部に固定配置された静翼と、この静翼の下流側において軸体に放射状に設けられた動翼とを複数段備えたものが知られている。この蒸気タービンは、作動方式の違いによって、衝動タービンと反動タービンとに大別される。衝動タービンとは、蒸気から受ける衝撃力だけによって動翼が回転するものである。
　衝動タービンとは、静翼がノズル形状を有し、この静翼を通過した蒸気が動翼に噴射され、蒸気から受ける衝撃力だけによって動翼が回転するものである。一方、反動タービンは、静翼の形状は動翼と同様であって、この静翼を通過した蒸気から受ける衝撃力と、動翼を通過する際に生じる蒸気の膨張に対する反動力とによって動翼が回転するものである。
　ところで、このような蒸気タービンでは、動翼の先端部とケーシングとの間に、径方向に所定幅の隙間が形成されており、また静翼の先端部と軸体との間にも、径方向に所定幅の隙間が形成されている。そして、軸体の軸線方向に流れる蒸気の一部が、これら動翼や静翼の先端部の隙間を通って下流側へリークする。ここで、動翼とケーシングとの間の隙間から下流側へリークする蒸気は、動翼に対して衝撃力も反動力も付与しないので、衝動タービンか反動タービンかによらず、動翼を回転させる駆動力としてほとんど寄与しない。また、静翼と軸体との間の隙間から下流側へリークする蒸気も、静翼を越えてもその速度が変化せずまた膨張も生じないため、衝動タービンか反動タービンかによらず、下流側の動翼を回転させるための駆動力としてほとんど寄与しない。従って、蒸気タービンの性能向上のためには、動翼や静翼の先端部の隙間における蒸気のリーク量を低減させることが重要となる。
　そこで、動翼や静翼の先端部の隙間から蒸気がリークすることを防止する手段として、シールフィンが従来用いられている。このシールフィンは、例えば動翼の先端部に用いる場合、動翼及びケーシングのいずれか一方から突出し、他方との間に微小な隙間を形成するように設けられる。
　また、蒸気タービンでは、ケーシングの壁面で形成される隅部において、ケーシングの熱伸び等に起因した応力集中が生じないよう、ケーシングの隅部を軸方向に沿った断面で曲線形状に形成することが従来知られている（例えば、特許文献１の図２を参照）。ここで、このケーシング隅部の曲線形状は、半径１ｍｍ程度の円弧形状とされるのが一般的である。
特開２０００－０７３７０２号公報
　しかし、蒸気タービンの性能向上に対する要望は強く、動翼等の翼体とケーシング等の構造体との間の隙間からの蒸気のリーク量の一層の低減化が求められている。
　本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、動翼や静翼の先端部の隙間における蒸気のリーク量を低減化した高性能なタービンを提供することにある。
　本発明に係るタービンは、流体が流れる流路に配置されるブレードと、該ブレードの先端側に隙間を介して設けられ、前記ブレードに対して相対回転する構造体と、前記ブレード及び前記構造体のいずれか一方から突出して設けられ、他方との間に微小隙間を形成するシールフィンと、を備えるタービンであって、前記ブレード、前記構造体、及び前記シールフィンによって形成され、内部で前記流体の渦流が発生する空間に、前記渦流が及ばない領域である死水域を埋めるようにして、死水域充填部が設けられている。
　このような構成によれば、空間の死水域が死水域充填部によって埋められるので、空間内部で生じる渦流が死水域に流入してそのエネルギーが損失することを低減させることができる。これにより、死水域充填部がない場合と比較して渦流を強めることができ、渦流が縮流効果を持つ場合には当該縮流効果が高まり、ブレード先端部と構造体との間の隙間における流体のリーク量を低減化することができる。
　また、本発明に係るタービンは、前記死水域充填部が、前記流体の渦流に沿う傾斜面を有している。
　このような構成によれば、渦流が、空間の死水域を埋める死水域充填部の傾斜面に沿うように流れるため、死水域での渦流のエネルギー損失をより確実に低減させることができる。これにより、渦流をより強くすることができ、渦流が縮流効果を持つ場合には当該縮流効果が高まり、流体のリーク量を一層低減化することができる。
　また、本発明に係るタービンは、前記傾斜面が、軸方向に沿った断面で凹状の曲線に形成されている。
　このような構成によれば、曲線状の軌道を描く渦流に対し、死水域充填部の傾斜面をより正確に沿わせることができるので、死水域での渦流のエネルギー損失をより確実に低減させることができる。これにより、渦流をより強くすることができ、渦流が縮流効果を持つ場合には当該縮流効果が高まり、流体のリーク量を一層低減化することができる。
　また、本発明に係るタービンは、前記傾斜面が、軸方向に沿った断面で略直線状に形成されている。
　このような構成によれば、簡略な加工によって、または簡易な金型形状によって、ブレードや構造体に死水域充填部を設けることができる。
　また、本発明に係るタービンは、前記死水域充填部が、軸方向に沿う軸方向壁面と径方向に沿う径方向壁面とによって形成される前記空間の隅部に設けられている。
　このような構成によれば、軸方向壁面と径方向壁面とによって形成される隅部に死水域充填部が設けられているので、熱伸びや遠心力による伸びによって、ブレードや構造体の隅部で応力集中が生じるのを緩和することができる。これにより、応力集中によるブレードや構造体の損傷を未然に防止することができる。
　また、本発明に係るタービンは、前記シールフィンのうち軸方向に沿って最も上流側に設けられた第１シールフィンが、前記ブレードの軸方向最上流部に位置する軸方向端面と略同一面を形成するように設けられている。
　このような構成によれば、渦流がブレードの角部にてその一部が剥離することがないため、剥離して生じた剥離渦の縮流効果ではなく、渦流自身の持つ高い縮流効果によって、流体のリーク量を一層低減化することができる。
　また、本発明に係るタービンは、前記シールフィンが、前記ブレードから突出して設けられ、前記構造体の軸方向に沿う軸方向壁面は、前記第１シールフィンより上流側の部分が、下流側の部分より径方向に段落ちして形成されている。
　このような構成によれば、シールフィンがブレード側から突出しているため、流体がリークする微小隙間は、構造体に近接した位置に形成される。そして、第１シールフィンより上流側では、構造体の軸方向壁面が径方向に段落ちしているので、段落ちの無い場合と比較して、渦流の旋回中心が微小隙間に近付くことになる。従って、微小隙間の付近における渦流の径方向速度は、前記段落ちのある場合の方が、段落ちの無い場合より速くなり、渦流の縮流効果が高くなるため、微小隙間における流体のリーク量を一層低減化することができる。
　また、本発明に係るタービンは、前記構造体の軸方向に沿う軸方向壁面は、軸方向に沿って互いに隣接する一対の前記シールフィンの一方に対向する部分と、他方に対向する部分との間に、径方向への段差が設けられている。
　このような構成によれば、隣接する一対のシールフィンの間に形成される空間では、渦流が段差の角部で剥離することにより、角部を境にして前記渦流よりも下流側では、剥離渦が発生する。そして、この剥離渦の持つ縮流効果によって、下流側のシールフィンと構造体との間の隙間における流体のリーク量を低減化することができる。
　本発明に係るタービンによれば、ブレード先端部と構造体との間の隙間における流体のリーク量を低減化することができる。
本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンを示す概略断面図である。 図１における動翼の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。 剥離渦の縮流効果について説明する図であって、図２における第１シールフィンの先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。 第２実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。 第３実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。 第４実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。 第５実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。 第６実施形態の静翼の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。 第７実施形態の静翼の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。 第８実施形態の静翼の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。 第８実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。 第９実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図であって、特に、第１シールフィンの先端部について拡大した図である。 第１０実施形態の動翼の先端部周辺を示す概略断面図である。
（第１実施形態）
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。図１は、第１実施形態に係る蒸気タービン１を示す概略断面図である。
　蒸気タービン１は、中空のケーシング１０と、このケーシング１０の内部に流入する蒸気Ｓ（流体）の量と圧力を調整する調整弁２０と、ケーシング１０の内部に回転自在に設けられ、不図示の発電機等の機械に動力を伝達する軸体３０と、ケーシング１０に保持された環状静翼群４０と、軸体３０に設けられた環状動翼群５０（ブレード）と、軸体３０を軸回りに回転可能に支持する軸受部６０と、を備えている。
　ケーシング１０は、内部空間が気密に封止されているとともに、蒸気Ｓの流路とされている。このケーシング１０の内壁面には、軸体３０が挿通されたリング状の仕切板外輪１１（構造体）が強固に固定されている。
　調整弁２０は、ケーシング１０の内部に複数個取り付けられており、それぞれ図示しないボイラから蒸気Ｓが流入する調整弁室２１と、弁体２２と、弁座２３とを備えており、弁体２２が弁座２３から離れると蒸気流路が開いて、蒸気室２４を介して蒸気Ｓがケーシング１０の内部空間に流入するようになっている。
　軸体３０は、軸本体３１と、この軸本体３１の外周から径方向に延出した複数のディスク３２とを備えている。この軸体３０は、回転エネルギーを、図示しない発電機等の機械に伝達するようになっている。
　環状静翼群４０は、軸体３０を包囲して周方向に所定間隔で設けられ、その基端部が前記仕切板外輪１１によってそれぞれ保持された複数の静翼４１と、これら静翼４１の径方向先端部を周方向に互いに連結するリング状のハブシュラウド４２と、を有している。そして、このハブシュラウド４２には、径方向に所定幅の隙間を介するようにして、軸体３０が挿通されている。
　そして、このように構成される６個の環状静翼群４０が、軸体３０の軸方向に所定間隔で設けられており、蒸気Ｓの圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して、下流側に隣接する動翼５１側に案内するようになっている。
　軸受部６０は、ジャーナル軸受装置６１及びスラスト軸受装置６２を有し、軸体３０を回転可能に支持している。
　環状動翼群５０は、軸体３０を包囲して周方向に所定間隔で設けられ、その基端部が前記ディスク３２にそれぞれ固定された複数の動翼５１と、これら動翼５１の径方向先端部を周方向に互いに連結するリング状のチップシュラウド（図１には不図示）と、を有している。
　そして、このように構成される６個の環状動翼群５０が、６個の環状静翼群４０の下流側に隣接するようにしてそれぞれ設けられている。これにより、１組１段とされる環状静翼群４０及び環状動翼群５０が、軸方向に沿って合計６段に構成されている。
　ここで、図２は、図１における動翼５１の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。動翼５１の先端部には、前述のようにリング状のチップシュラウド５２が配設されている。このチップシュラウド５２は、階段状の断面形状を有し、軸方向に沿う３つの軸方向壁面５２１ａ，５２１ｂ，５２１ｃと、径方向に沿う３つの径方向壁面５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃと、を有している。尚、チップシュラウド５２の断面形状は、本実施形態に限定されず適宜設計変更が可能である。
　一方、図２に示す仕切板外輪１１の内周面には、断面凹型の環状溝１１１が形成されている。そして、この環状溝の底面１１１ａには、３つのシールフィン１２が、径方向に突出するようにしてそれぞれ設けられている。
　ここで、３つのシールフィン１２のうち、蒸気の流通方向すなわち軸方向に沿って最も上流側に位置する第１シールフィン１２Ａは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ａより若干下流側に設けられ、その先端とチップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ａとの間には、微小隙間１３Ａが径方向に形成されている。また、３つのシールフィン１２のうち、２番目に上流側に位置する第２シールフィン１２Ｂは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ｂより若干下流側に設けられ、その先端とチップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ｂとの間にも、微小隙間１３Ｂが径方向に形成されている。更に、３つのシールフィン１２のうち、最も下流側に位置する第３シールフィン１２Ｃは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ｃより若干下流側に設けられ、その先端とチップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ｃとの間にも、微小隙間１３Ｃが径方向に形成されている。このように構成されるシールフィン１２は、第１シールフィン１２Ａ，第２シールフィン１２Ｂ，及び第３シールフィン１２Ｃの順にその長さが短くなっている。
　尚、シールフィン１２の長さや形状や設置位置や個数等は本実施形態に限定されず、チップシュラウド５２および／または仕切板外輪１１の断面形状等に応じて適宜設計変更が可能である。また、微小隙間１３の寸法は、ケーシング１０や動翼５１の熱伸び量、動翼の遠心伸び量等を考慮した上で、シールフィン１２とチップシュラウド５２とが接触することがない安全な範囲内で、最小の値に設定することが好適である。本実施形態では、３つの微小隙間１３を全て同じ寸法に設定しているが、必要に応じて、各シールフィン１２によって微小隙間１３を異なる寸法に設定してもよい。
　また、本実施形態では、シールフィン１２を仕切板外輪１１から突出して設け、チップシュラウド５２との間に微小隙間１３を形成したが、これとは逆に、シールフィン１２をチップシュラウド５２から突出して設け、仕切板外輪１１との間に微小隙間１３を形成してもよい。
　そして、このような動翼５１の先端部周辺の構成によれば、図２に示すように、仕切板外輪１１とシールフィン１２とチップシュラウド５２とによって、３つのキャビティＣ（空間）が形成されている。
　ここで、この３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１は、図２に示すように、環状溝１１１の底面１１１ａ及び側面１１１ｂと、第１シールフィン１２Ａと、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ａ及び軸方向壁面５２１ａとによって形成されている。このように形成される第１キャビティＣ１は、軸方向に沿った断面で略矩形形状を有している。但し、前述のように第１シールフィン１２Ａが径方向壁面５２２ａより若干下流側に設けられている分だけ、第１キャビティＣ１の軸方向下流部には、軸方向に若干拡幅された拡幅部１４が形成されている。
　そして、図２に示すように、この第１キャビティＣ１の２つの隅部、より詳細には環状溝１１１の底面１１１ａと側面１１１ｂとによって形成される隅部、及び環状溝１１１の底面１１１ａと第１シールフィン１２Ａとによって形成される隅部には、死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。この２つの死水域充填部１５は、第１キャビティＣ１の隅部に生じる死水域を埋めて無くすためのものであって、その軸方向に沿った断面で、凹状の曲線に形成された傾斜面Ｋを有している。この凹状の曲線とは、後述するように、第１キャビティＣ１の内部で発生する蒸気Ｓの渦流に沿うような形状であって、本実施形態では半径５ｍｍ以上の円弧形状としている。従って、死水域充填部１５の大きさは、前述のように応力集中を防止するためにケーシングの隅部に形成する半径１ｍｍ程度の円弧形状の部分と比較すると、断面積比で約２５倍以上の大きさとなっている。
　尚、本実施形態では、死水域充填部１５を仕切板外輪１１とは別部材として構成したが、死水域充填部１５を仕切板外輪１１と一体的に構成してもよい。また、死水域充填部１５を設ける位置は、第１キャビティＣ１の隅部に限定されず、第１キャビティＣ１において死水域が発生する任意の位置とすることが可能である。また、傾斜面Ｋの形状は、本実施形態のように円弧形状だけでなく、蒸気Ｓの渦流の形状に応じて任意の形状とすることができる。
　また、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って２番目に上流側に位置する第２キャビティＣ２は、図２に示すように、環状溝１１１の底面１１１ａと、第１シールフィン１２Ａと、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ａ，５２１ｂ及び径方向壁面５２２ｂと、第２シールフィン１２Ｂとによって形成されている。そして、この第２キャビティＣ２の軸方向下流部にも、第１キャビティＣ１と同様に、軸方向に若干拡幅された拡幅部１６が形成されている。また、第２キャビティＣ２の２つの隅部、より詳細には環状溝１１１の底面１１１ａと第１シールフィン１２Ａとによって形成される隅部、及び環状溝１１１の底面１１１ａと第２シールフィン１２Ｂとによって形成される隅部にも、死水域充填部１７がそれぞれ設けられている。この２つの死水域充填部１７の役割及びその形状は、第１キャビティＣ１の死水域充填部１５と同様である。
　また、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３は、図２に示すように、環状溝１１１の底面１１１ａと、第２シールフィン１２Ｂと、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ｂ，５２１ｃ及び径方向壁面５２２ｃと、第３シールフィン１２Ｃとによって形成されている。そして、この第３キャビティＣ３の軸方向下流部にも、第１キャビティＣ１と同様に、軸方向に若干拡幅された拡幅部１８が形成されている。また、第３キャビティＣ３の２つの隅部、より詳細には環状溝１１１の底面１１１ａと第２シールフィン１２Ｂとによって形成される隅部、及び環状溝１１１の底面１１１ａと第３シールフィン１２Ｃとによって形成される隅部にも、死水域充填部１９がそれぞれ設けられている。この２つの死水域充填部１９の役割及びその形状は、第１キャビティＣ１の死水域充填部１５と同様である。
　次に、第１実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、図１及び図２を用いて説明する。図１に示す調整弁２０を開状態にすると、不図示のボイラからケーシング１０の内部に蒸気Ｓが流入する。この蒸気Ｓは、各段の環状静翼群４０によって環状動翼群５０へと案内され、環状動翼群５０が回転を開始する。これにより、環状動翼群５０によって蒸気Ｓのエネルギーが回転エネルギーに変換され、この回転エネルギーが、環状動翼群５０と一体的に回転する軸体３０から不図示の発電機等に対して伝達される。
　この時、図２に示すように、環状静翼群４０を通過した蒸気Ｓの一部が、環状動翼群５０の回転駆動に寄与することなく、シールフィン１２と環状動翼群５０との間の微小隙間１３を通って下流側へリークする。
　この蒸気Ｓのリークについてより詳細に説明する。図２に示すように、環状静翼群４０を通過して軸方向に流れる蒸気Ｓは、その一部が、動翼５１に衝突することなく第１キャビティＣ１に流入する。第１キャビティＣ１に流入した蒸気Ｓは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ａに衝突することにより、例えば図２では反時計回りの主渦ＳＵ１（渦流）を形成する。そして、この主渦ＳＵ１がチップシュラウド５２の角部５２Ａにてその一部が剥離することによって、第１キャビティＣ１の拡幅部１４において、主渦ＳＵ１と逆回りすなわち図２では時計回りの剥離渦ＨＵ１（渦流）が発生する。この剥離渦ＨＵ１は、第１シールフィン１２Ａとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させる、いわゆる縮流効果を発揮する。
　ここで、図３は、剥離渦ＨＵ１の縮流効果について説明する図であって、図２における第１シールフィン１２Ａの先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。時計回りの剥離渦ＨＵ１は、第１シールフィン１２Ａとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ａの直前位置で、径方向内向きの慣性力を有している。従って、微小隙間１３Ａを通って下流側へリークする蒸気Ｓは、剥離渦ＨＵ１の慣性力で押さえ込まれることにより、図３に一点鎖線で示すように径方向への幅が縮められる。このように、剥離渦ＨＵ１は、蒸気Ｓを径方向内向きに押し縮めることでそのリーク量を低減させる効果、すなわち縮流効果を有している。また、この縮流効果は、剥離渦ＨＵ１の慣性力が大きいほど、すなわち剥離渦ＨＵ１の流速が速いほど、その効果が大きくなる。
　更に、図２に示すように、第１キャビティＣ１には、その２つの隅部に、主渦ＳＵ１の流れに沿うように略円弧形状の死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。従って、第１キャビティＣ１の隅部には、死水域すなわち主渦ＳＵ１の及ばない領域が生じない。これにより、主渦ＳＵ１を形成する蒸気Ｓが死水域に流入することによって、蒸気Ｓのエネルギーが損失することを防止することができる。そうすると、主渦ＳＵ１を強めることができるので、その結果として、主渦ＳＵ１から剥離する剥離渦ＨＵ１も強めることができる。これにより、死水域充填部１５がない場合と比較すると剥離渦ＨＵ１の縮流効果が大きくなり、第１シールフィン１２Ａとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
　また、図２に示すように、微小隙間１３Ａからリークした蒸気Ｓは、第２キャビティＣ２へ流入する。この蒸気Ｓは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ｂに衝突することにより、反時計回りの主渦ＳＵ２を形成する。そして、この主渦ＳＵ２の一部が剥離することによって、第２キャビティＣ２の拡幅部１６において、時計回りの剥離渦ＨＵ２が発生する。この剥離渦ＨＵ２も、剥離渦ＨＵ１と同様に、第２シールフィン１２Ｂとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させる、縮流効果を発揮する。
　更に、図２に示すように、第２キャビティＣ２にも、その２つの隅部に略円弧形状の死水域充填部１７がそれぞれ設けられている。従って、第１キャビティＣ１の死水域充填部１５と同様に、主渦ＳＵ２を強めることができ、その結果として剥離渦ＨＵ２も強めることができる。これにより、死水域充填部１７がない場合と比較すると、剥離渦ＨＵ２の縮流効果が大きくなり、微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
　また、図２に示すように、微小隙間１３Ｂからリークした蒸気Ｓは、第３キャビティＣ３へ流入する。この蒸気Ｓは、チップシュラウド５２の径方向壁面５２２ｃに衝突することにより、反時計回りの主渦ＳＵ３を形成する。そして、この主渦ＳＵ３の一部が剥離することによって、第３キャビティＣ３の拡幅部１８において、時計回りの剥離渦ＨＵ３が発生する。この剥離渦ＨＵ３も、剥離渦ＨＵ１と同様に、第３シールフィン１２Ｃとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させる、縮流効果を発揮する。
　更に、図２に示すように、第３キャビティＣ３にも、その２つの隅部に略円弧形状の死水域充填部１９がそれぞれ設けられている。従って、第１キャビティＣ１の死水域充填部１５と同様に、主渦ＳＵ３を強めることができ、その結果として剥離渦ＨＵ３も強めることができる。これにより、死水域充填部１９がない場合と比較すると、剥離渦ＨＵ３の縮流効果が大きくなり、微小隙間１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
　このように、３つのキャビティＣ１，Ｃ２，Ｃ３において剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３の縮流効果によって蒸気Ｓのリーク量をそれぞれ低減させることにより、蒸気Ｓのリーク量を最小限に抑えることが可能となっている。尚、軸方向に沿ったキャビティＣの数は３つに限られず、任意の数だけ設けることができる。また、本実施形態では、第１キャビティＣに死水域充填部１５を、第２キャビティＣ２に死水域充填部１７を、第３キャビティＣ３に死水域充填部１９をそれぞれ設けたが、全てのキャビティＣに死水域充填部を設ける必要はなく、少なくとも１つのキャビティＣに死水域充填部を設ければ足りる。
（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置が異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
　図４は、第２実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。そして、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、死水域充填部が設けられていない。尚、図４では、第１実施形態と同じ構成については図２と同じ符号を付している。
　また、図４に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って２番目に上流側に位置する第２キャビティＣ２には、その１つの隅部に、死水域充填部７０が設けられている。この死水域充填部７０は、軸方向に沿った断面で略円弧形状の傾斜面Ｋを有し、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ａと径方向壁面５２２ｂとによって形成される隅部に設けられている。
　また、図４に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３には、その１つの隅部に、死水域充填部７１が設けられている。この死水域充填部７１も、略円弧形状の傾斜面Ｋを有し、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ｂと径方向壁面５２２ｃとによって形成される隅部に設けられている。
　次に、第２実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図４に示す構成によれば、第１シールフィン１２Ａとチップシュラウド５２との間の微小隙間１３Ａを通って下流側へリークした蒸気Ｓは、第２キャビティＣ２へ流入すると、第１実施形態と同様にして、主渦ＳＵ２及び剥離渦ＨＵ２を形成する。そして、この剥離渦ＨＵ２が、微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させる、縮流効果を発揮する。
　更に、図４に示すように、第２キャビティＣ２の１つの隅部には、略円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７０が設けられている。従って、死水域にて蒸気Ｓのエネルギーが損失することを防止することによって主渦ＳＵ２を強めることができ、その結果として剥離渦ＨＵ２も強めることができる。これにより、死水域充填部７０がない場合と比較すると、剥離渦ＨＵ２の縮流効果が大きくなり、微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
　加えて、本実施形態では、死水域充填部７０を、チップシュラウド５２の軸方向壁面５２１ａと径方向壁面５２２ｂとによって形成される隅部に設けている。従って、軸方向壁面５２１ａと径方向壁面５２２ｂとによって形成され、先鋭な形状を有するチップシュラウド５２の角部５２Ｂ，５２Ｃにおいて、熱伸びや遠心力による伸びによって応力集中が生じるのを緩和することができる。
　更に、図４に示すように、第３キャビティＣ３の１つの隅部にも、略円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７１が設けられている。従って、主渦ＳＵ３を強めることによって剥離渦ＨＵ３を強めることができるので、死水域充填部７１がない場合と比較すると、微小隙間１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。加えて、死水域充填部７１を、チップシュラウドの５２の軸方向壁面５２１ｂと径方向壁面５２２ｃとによって形成される隅部に設けている。従って、先鋭な形状を有するチップシュラウド５２の角部５２Ｂ，５２Ｃにおいて、熱伸びや遠心力による伸びによって応力集中が生じるのを緩和することができる。
（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンも、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置が異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
　図５は、第３実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。そして、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。尚、図５では、第１実施形態と同じ構成については図２と同じ符号を付している。
　また、図５に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って２番目に上流側に位置する第２キャビティＣ２には、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に死水域充填部１７がそれぞれ設けられるとともに、図４に示す第２実施形態と同じ１つの隅部にも死水域充填部７０が設けられている。
　また、図５に示すように、３つのキャビティのうち、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３にも、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に死水域充填部１９がそれぞれ設けられるとともに、図４に示す第２実施形態と同じ１つの隅部にも死水域充填部７１が設けられている。
　次に、第３実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図５に示す構成によれば、第２キャビティＣ２には２つの死水域充填部１７に加えて死水域充填部７０が更に設けられているので、第１実施形態と比較すると、蒸気Ｓのエネルギーが死水域で損失することを一層防止することができる。これにより、主渦ＳＵ２を一層強めることができるので剥離渦ＨＵ２も一層強めることができ、微小隙間１３Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を第１実施形態より更に低減させることができる。また、第３キャビティＣ３についても、第２キャビティＣ２と同様の理由により、微小隙間１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を第１実施形態より更に低減させることができる。
　更に、本実施形態では、チップシュラウド５２の先鋭な角部５２Ｂ，５２Ｃに死水域充填部７０，７１をそれぞれ設けたことにより、第２実施形態と同様に、熱伸びや遠心力による伸びによって当該箇所で応力集中が生じるのを緩和することができる。
（第４実施形態）
　次に、本発明の第４実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置及びその形状が異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
　図６は、第４実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。そして、３つのキャビティＣには、図５に示す第３実施形態と同じ隅部に死水域充填部がそれぞれ設けられているが、各死水域充填部が有する傾斜面Ｋの形状が第３実施形態とは異なっている。尚、図６では、第１実施形態と同じ構成については図２と同じ符号を付している。
　より詳細に説明すると、図６に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７２が設けられている。
　また、軸方向に沿って２番目に上流側に位置する第２キャビティＣ２にも、第１実施形態と同じ２つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７３が設けられるとともに、第２実施形態と同じ１つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７４が設けられている。
　更に、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３にも、第１実施形態と同じ２つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７５が設けられるとともに、第２実施形態と同じ１つの隅部に、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７６が設けられている。
　次に、第４実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第３実施形態と異なる点を中心に説明する。図６に示す構成によれば、３つのキャビティＣに設けた死水域充填部７２～７６の全てが略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有しているので、第３実施形態の蒸気タービン１が奏する効果に加えて、３つのキャビティＣの形状によっては、微小隙間１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を第３実施形態より更に低減させることができるという効果がある。
　これは、３つのキャビティＣに発生する主渦ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３の軸方向に沿った断面形状は、真円よりも楕円になる方が一般的であるため、この主渦ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３の形状により正確に沿うように、死水域充填部７２～７６の傾斜面Ｋの形状も略楕円弧形状とした方が、蒸気Ｓが死水域に流入してそのエネルギーが損失することを、第３実施形態より一層確実に防止できるからである。
　尚、図６に示すように、本実施形態では、仕切板外輪１１の側に設ける死水域充填部７２，７３，７５の傾斜面Ｋが、径方向に縦長の略楕円弧形状を有しているのに対し、チップシュラウド５２の側に設ける死水域充填部７４，７６の傾斜面Ｋは、軸方向に縦長の略楕円弧形状を有している。このような構成によれば、主渦ＳＵ１，ＳＵ２，ＳＵ３をチップシュラウド５２の角部へ正確に案内して衝突させることができるので、剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３の剥離方向を径方向に一致させることができる。これにより、微小隙間１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの直前位置で剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３が径方向への慣性力を有することとなるため、剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３の縮流効果を大きくすることができる。尚、死水域充填部７２～７６の傾斜面Ｋを、軸方向及び径方向のいずれの方向に縦長の略楕円弧形状に形成するかは適宜設計変更が可能である。
（第５実施形態）
　次に、本発明の第５実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置及びその形状が異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
　図７は、第５実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。そして、３つのキャビティＣには、図５に示す第３実施形態と同じ隅部に死水域充填部がそれぞれ設けられているが、各死水域充填部が有する傾斜面Ｋの形状が第３実施形態とは異なっている。尚、図７では、第１実施形態と同じ構成については図２と同じ符号を付している。
　より詳細に説明すると、図７に示すように、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、図２に示す第１実施形態と同じ２つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７７が設けられている。
　また、軸方向に沿って２番面に上流側に位置する第２キャビティＣ２にも、第１実施形態と同じ２つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７８が設けられるとともに、第２実施形態と同じ１つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部７９が設けられている。
　更に、軸方向に沿って最も下流側に位置する第３キャビティＣ３にも、第１実施形態と同じ２つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部８０が設けられるとともに、第２実施形態と同じ１つの隅部に、略直線状の傾斜面Ｋを有する死水域充填部８１が設けられている。
　次に、第５実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第３実施形態と異なる点を中心に説明する。図７に示す構成によれば、３つのキャビティＣに設けた死水域充填部７７～８１の全てが略直線状の傾斜面Ｋを有しているので、第３実施形態の蒸気タービン１が奏する効果に加えて、死水域充填部７７～８１の製作を第３実施形態より簡略化できるという効果がある。具体的には、死水域充填部７７～８１を仕切板外輪１１やチップシュラウド５２とは別部材として構成する場合には、死水域充填部７７～８１の加工作業を容易化することができる。一方、死水域充填部７７～８１を、仕切板外輪１１やチップシュラウド５２と一体的に構成する場合には、仕切板外輪１１やチップシュラウド５２を形成するための金型の形状を簡素化することができる。
　尚、本実施形態では、死水域充填部７７～８１が略直線状の傾斜面Ｋを１個だけ有する場合を例に説明したが、死水域充填部７７～８１は略直線状の傾斜面Ｋを複数個有していてもよい。すなわち、死水域充填部７７～８１の断面形状は、本実施形態のように三角形に限られず、多角形であってもよい。
（第６実施形態）
　次に、本発明の第６実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、死水域充填部を設ける位置が、動翼５１の先端部周辺ではなく、静翼４１の先端部周辺である点で異なっている。それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。尚、本実施形態では、環状静翼群４０が本願発明に係るブレードに相当し、軸体３０が本願発明に係る構造体に相当する。
　図８は、第６実施形態の静翼４１の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。静翼４１の先端部には、前述のようにリング状のハブシュラウド４２が配設されている。そして、このハブシュラウド４２の外周面４２ａには、３つのシールフィン８４が、径方向に突出するようにしてそれぞれ設けられている。そして、この３つのシールフィン８４のうち軸方向に沿って最も上流側に設けられた第１シールフィン８４Ａは、ハブシュラウド４２の軸方向最上流部に位置する軸方向端面４２ｂと略同一面を形成するように設けられている。
　一方、軸体３０の外周面には断面凹型の環状溝３０１が形成されており、この環状溝３０１が形成されることで小径になった部分が、ハブシュラウド４２に挿通されている。これにより、環状溝３０１の底面３０１ａと各シールフィン８４との間には、微小隙間８５がそれぞれ径方向に形成されている。
　尚、シールフィン８４の長さや形状や設置位置や個数等は本実施形態に限定されず、ハブシュラウド４２および／または軸体３０の断面形状等に応じて適宜設計変更が可能である。また、微小隙間８５の寸法は、シールフィン８４と軸体３０とが接触することがない安全な範囲内で、最小の値に設定することが好適である。また、本実施形態では、シールフィン８４をハブシュラウド４２から突出して設け、軸体３０との間に微小隙間８５を形成したが、これとは逆に、シールフィン８４を軸体３０から突出して設け、ハブシュラウド４２との間に微小隙間８５を形成してもよい。
　そして、このような静翼４１の先端部周辺の構成によれば、図８に示すように、軸体３０とシールフィン８４とハブシュラウド４２とによって、３つのキャビティＣが形成されている。ここで、この３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第４キャビティＣ４は、図８に示すように、環状溝３０１の底面３０１ａ及び側面３０１ｂと、第１シールフィン８４Ａと、ハブシュラウド４２の軸方向端面４２ｂとによって形成されている。このように形成される第４キャビティＣ４は、軸方向に沿った断面で略矩形形状を有している。
　そして、図８に示すように、この第４キャビティＣ４の１つの隅部、より詳細には環状溝３０１の底面３０１ａと側面３０１ｂとによって形成される隅部には、死水域充填部８６が設けられている。この１つの死水域充填部８６は、その軸方向に沿った断面で、略楕円弧形状の傾斜面Ｋを有している。
　尚、死水域充填部８６の役割は、第１実施形態と同様である。また、死水域充填部８６の傾斜面Ｋの形状は、本実施形態のように略楕円弧形状だけでなく、略円弧形状や略直線形状であってもよい。また、本実施形態では、３つのキャビティＣのうち第４キャビティだけに死水域充填部８６を設けたが、２番目に上流側に位置する第５キャビティＣ５や、最も下流側に位置する第６キャビティＣ６にも死水域充填部を設けてもよい。すなわち、ハブシュラウド４２の外周面４２ａと第２シールフィン８４Ｂとによって形成される隅部や、ハブシュラウド４２の外周面４２ａと第３シールフィン８４Ｃとによって形成される隅部にも死水域充填部を設けてもよい。
　次に、第６実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について説明する。図１に示すケーシング１０の内部に流入した蒸気Ｓは、本来、環状静翼群４０を構成する複数の静翼４１の間を通過して環状動翼群５０へと案内されるが、その蒸気Ｓの一部は、環状静翼群４０と軸体３０との間の微小隙間８５（８５Ａ，８５Ｂ，８５Ｃ）を通って下流側へリークする。
　この蒸気Ｓのリークについてより詳細に説明する。図８に示すように、軸方向に流れる蒸気Ｓは、その一部が、静翼４１によって下流側へ案内されることなく、第４キャビティＣ４に流入する。第４キャビティＣ４に流入した蒸気Ｓは、ハブシュラウド４２の軸方向端面４２ｂに衝突することにより、例えば図８では時計回りの主渦ＳＵ４を形成する。ここで、第１シールフィン８４Ａがハブシュラウド４２の軸方向端面４２ｂと略同一面を形成するように設けられているため、主渦ＳＵ４がハブシュラウド４２の角部４２Ａにて剥離渦が発生することはない。しかし、本実施形態では、主渦ＳＵ４が時計回りに回転するため、微小隙間８５Ａの直前位置において、主渦ＳＵ４が径方向外向きの慣性力を有している。従って、この主渦ＳＵ４は、微小隙間８５Ａを通って下流側へリークする蒸気Ｓを押し縮めることにより、そのリーク量を低減させる縮流効果を発揮する。
　更に、図８に示すように、第４キャビティＣ４には、その１つの隅部に、主渦ＳＵ４の流れに沿うように略楕円弧形状の死水域充填部８６が設けられている。従って、第４キャビティＣ４に生じる死水域を減らすことができ、蒸気Ｓが死水域に流入することによってそのエネルギーが損失することを低減させることができる。これにより、死水域充填部８６がない場合と比較して主渦ＳＵ４を強めることができるので、その結果主渦ＳＵ４の縮流効果が大きくなり、微小隙間８５Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
（第７実施形態）
　次に、本発明の第７実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第６実施形態の蒸気タービンと比較すると、軸方向に沿って最も上流側に位置するキャビティの形状が異なっている。それ以外の構成については第６実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
　図９は、第７実施形態の静翼４１の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。環状静翼群４０と軸体３０との間には、第６実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。但し、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第７キャビティＣ７が、すなわち第１シールフィン８４Ａより上流側の部分が、下流側の部分より径方向に段落ちして、すなわち本実施形態では径方向内側に位置するように形成されている。尚、第６実施形態では、シールフィン８４をハブシュラウド４２の側ではなく軸体３０から突出して設けることも可能としたが、本実施形態では、シールフィン８４をハブシュラウド４２の側に設けることが必須の構成であって、軸体３０に設けることはできない。尚、静翼４１の先端部周辺に限られず、動翼５１を構成するチップシュラウド５２からシールフィン８４を突出して設け、このシールフィン８４より上流側の部分を、下流側の部分より径方向に段落ちして、すなわち径方向外側に位置するように形成してもよい。
　そして、図９に示すように、第７キャビティＣ７の２つの隅部に死水域充填部８７，８８がそれぞれ設けられている。より詳細には、環状溝３０１の底面３０１ａと側面３０１ｂとによって形成される隅部には死水域充填部８７が設けられ、底面３０１ａと段差面３０１ｃとによって形成される隅部には死水域充填部８８が設けられている。これら２つの死水域充填部８７，８８は、その軸方向に沿った断面で、略楕円弧形状の傾斜面Ｋをそれぞれ有している。
　次に、第７実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第６実施形態と異なる点を中心に説明する。本実施形態では、図９に示すように、第１シールフィン８４Ａがハブシュラウド４２から突出して設けられることにより、微小隙間８５Ａが形成される位置は軸体３０に近接した位置となっている。そして、この微小隙間８５Ａより上流側の第７キャビティＣ７が、下流側の第８キャビティＣ８及び第９キャビティＣ９より段落ちして形成されている。
　このような構成によれば、図９に示すように、第７キャビティＣ７の内部で時計回りに回転する主渦ＳＵ５は、微小隙間８５Ａを通過して更に下方（径方向内方）まで達する。
従って、本実施形態の主渦ＳＵ５は、図８に示す第６実施形態のように段落ちの無い場合と比較すると、主渦ＳＵ５の旋回中心が微小隙間８５Ａに近付くことになる。従って、微小隙間８５Ａの付近における主渦ＳＵ５の径方向速度は、段落ちのある場合の方が段落ちの無い場合より速くなり、主渦ＳＵ５の縮流効果が高くなるため、微小隙間８５Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を一層低減化することができる。
　また、本実施形態では、第７キャビティＣ７の２つの隅部に、死水域充填部８７，８８が設けられているので、第６実施形態のように第４キャビティＣ４の１つの隅部だけに死水域充填部８６が設けられている場合と比較すると、死水域を更に減らして主渦ＳＵ５を一層強めることができる。
　これにより、本実施形態は、第６実施形態と比較して、微小隙間８５Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を一層低減させることができるという効果を奏する。
（第８実施形態）
　次に、本発明の第８実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第６実施形態の蒸気タービンと比較すると、各キャビティの形状が異なっている。それ以外の構成については第６実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
　図１０は、第８実施形態の静翼４１の先端部周辺を拡大した部分拡大断面図である。環状静翼群４０と軸体３０との間には、第７実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。但し、３つのキャビティＣのうち、最も上流側に位置する第１０キャビティＣ１０は第７実施形態の第７キャビティＣ７と同じ構成であるが、その下流側に位置する第１１キャビティＣ１１及び第１２キャビティＣ１２の構成が、第７実施形態の第８キャビティＣ８及び第９キャビティＣ９とは異なっている。
　より詳細に説明すると、図１０に示すように、環状溝３０１の底面３０１ａには、互いに隣接する第１シールフィン８４Ａと第２シールフィン８４Ｂとの間の位置に、軸方向に沿って下流側が上流側より径方向内方に段落ちするような段差部８９が形成されている。
これにより、第１１キャビティＣ１１の軸方向下流部には、径方向に若干拡幅された拡幅部９０が形成されている。そして、段差部８９より下流側では、底面３０１ａの径方向高さ位置は、第１０キャビティＣ１０を形成する底面３０１ａと略等しい高さ位置になっている。尚、段差部８９より下流側における底面３０１ａは、第１０キャビティＣ１０を形成する底面３０１ａと異なる高さ位置であってもよい。
　そして、図１０に示すように、第１０キャビティＣ１０の２つの隅部には、第７実施形態と同様に、死水域充填部８７，８８がそれぞれ設けられている。また、第１１キャビティＣ１１の３つの隅部には、死水域充填部８２及び死水域充填部８３がそれぞれ設けられている。より詳細に説明すると、ハブシュラウド４２の外周面４２ａと第１シールフィン８４Ａとによって形成される隅部、及び外周面４２ａと第２シールフィン８４Ｂとによって形成される隅部には、死水域充填部８２がそれぞれ設けられている。更に、段差部８９と底面３０１ａとによって形成される隅部には、死水域充填部８３が設けられている。
　次に、第８実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第７実施形態と異なる点を中心に説明する。図１０に示す構成によれば、第１０キャビティＣ１０の内部では、第７実施形態の第７キャビティＣ７と同様に、時計回りの主渦ＳＵ５が形成され、第７実施形態と同様の作用効果を奏する。
　また、図１０に示す構成によれば、微小隙間８５Ａを通って第１０キャビティＣ１０から第１１キャビティＣ１１へ流入した蒸気Ｓは、第１１キャビティＣ１１の内部で反時計回りの主渦ＳＵ６を形成する。そして、この主渦ＳＵ６が、段差部８９の角部にてその一部が剥離することによって、時計回りの剥離渦ＨＵ４が発生する。ここで、この剥離渦ＨＵ４は、第２シールフィン８４Ｂと軸体３０との間の微小隙間８５Ｂの直前位置において径方向内向きの慣性力を有しているため、大きな縮流効果を発揮する。従って、第１１キャビティＣ１１に段差部８９が形成されず、その内部で反時計回りの主渦ＳＵ６しか発生しない場合と比較すると、本実施形態は、第２シールフィン８４Ｂの先端部に形成される微小隙間８５Ｂでの蒸気Ｓのリーク量を一層低減できるという効果を奏する。
　更に、図１０に示すように、第１１キャビティＣ１１には、その２つの隅部に、主渦ＳＵ６の流れに沿うように死水域充填部８２が設けられるとともに、１つの隅部に、剥離渦ＨＵ４の流れに沿うように死水域充填部８３が設けられている。従って、主渦ＳＵ６及び剥離渦ＨＵ４の両方について、死水域に流入することでエネルギーが損失することを低減させることができる。これにより、死水域充填部８２，８３のない場合と比較して、主渦ＳＵ６及び剥離渦ＨＵ４の両方を強めることができるので、微小隙間８５Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
　尚、本実施形態では、軸方向に沿って下流側が上流側より径方向内方に段落ちするように段差部８９を形成したが、これとは逆に、図１１に示すように、下流側が上流側より径方向外方に一段上がるように段差部９１を形成してもよい。この場合、第１１キャビティＣ１１の軸方向下流部には、軸方向に若干拡幅された拡幅部９２が形成される。
　そして、図１０に示す構成と同様に、ハブシュラウド４２の外周面４２ａと第１シールフィン８４Ａとによって形成される隅部、及び外周面４２ａと第２シールフィン８４Ｂによって形成される隅部には、死水域充填部８２がそれぞれ設けられている。更に、段差部９１と底面３０１ａとによって形成される隅部には、死水域充填部１００が設けられている。
　このような構成によれば、微小隙間８５Ａを通って第１０キャビティＣ１０から第１１キャビティＣ１１へ流入した蒸気Ｓも、第１１キャビティＣ１１の内部で主渦ＳＵ７を形成する。そして、この主渦ＳＵ７が、段差部９１の角部にてその一部が剥離することによって、時計回りの剥離渦ＨＵ５が発生する。これにより、段差部９１を形成した場合も、段差部８９を形成した場合と同様の作用効果が得られる。
　更に、図１１に示すように、第１１キャビティＣ１１には、２つの隅部に死水域充填部８２が設けられているので、図１０の構成と同様に主渦ＳＵ７のエネルギー損失を低減させることができるとともに、１つの隅部に死水域充填部１００が設けられているので、剥離渦ＨＵ５のエネルギー損失も低減させることができる。これにより、図１１に示す構成によれば、死水域充填部８２，１００のない場合と比較して、微小隙間８５Ｂにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
（第９実施形態）
　次に、本発明の第９実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置が異なっている。ここで、図１２は、第９実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図であって、特に、第１シールフィン９３の先端部について拡大した図である。尚、第１シールフィン９３以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
　本実施形態では、この第１シールフィン９３が、フィン本体部９３１と、このフィン本体部９３１より幅広に形成された空間制限部９３２と、を有している。これにより、第１シールフィン９３より上流側の第１キャビティＣ１は、その軸方向下流部に、軸方向に若干拡幅された拡幅部９４を有している。そして、この拡幅部９４の隅部には、より詳細にはフィン本体部９３１と空間制限部９３２とによって形成される隅部には、死水域充填部９５が設けられている。
　次に、第９実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図１２に示す構成によれば、第１キャビティＣ１で形成される反時計回りの主渦ＳＵ１が、チップシュラウド５２の角部にてその一部が剥離することによって、拡幅部９４の内部では、時計回りの剥離渦ＨＵ１が発生する。ここで、剥離渦ＨＵ１は、空間制限部９３２及びフィン本体部９３１に衝突してその流れ方向が案内されることによって、渦流の流れが強められる。更に、拡幅部９４の隅部には死水域充填部９５が設けられているので、剥離渦ＨＵ１が死水域に流入することで蒸気Ｓのエネルギーが損失することを低減することができる。これにより、死水域充填部９５がない場合と比較すると、剥離渦ＨＵ１を強めてその縮流効果を大きくすることができるので、微小隙間１３Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
（第１０実施形態）
　次に、本発明の第１０実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態の蒸気タービン１と比較すると、動翼５１の先端部周辺に形成されるキャビティＣにおいて、死水域充填部を設ける位置が異なっている。
それ以外の構成については第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。
　図１３は、第１０実施形態の動翼５１の先端部周辺を示す概略断面図である。環状動翼群５０と仕切板外輪１１との間には、第１実施形態と同様に、３つのキャビティＣが形成されている。ここで、本実施形態では、シールフィン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから径方向壁面５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃまでの軸方向への離間距離が、第１実施形態より長く設定されている。これにより、３つのキャビティＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、その拡幅部９６，９７，９８が第１実施形態より広く形成されている。
　そして、３つのキャビティＣのうち、軸方向に沿って最も上流側に位置する第１キャビティＣ１には、第１実施形態と同様に２つの隅部に、死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。より詳細には、環状溝１１１の底面１１１ａ及び側面１１１ｂによって形成される隅部、及び環状溝１１１の底面１１１ａと第１シールフィン１２Ａとによって形成される隅部に、死水域充填部１５がそれぞれ設けられている。
　更に、本実施形態では、第１キャビティＣ１には、前記２つの隅部に加えて、環状溝１１１の底面１１１ａにおける前記２つの隅部の中間位置に、死水域充填部９９が設けられている。この死水域充填部９９は、２つの傾斜面Ｋ１，Ｋ２を有しており、一方の傾斜面Ｋ１は、第１キャビティＣ１に発生する主渦ＳＵ１の流れに沿うように、他方の傾斜面Ｋ２は同じく第１キャビティＣ１の拡幅部９６に発生する剥離渦ＨＵ１の流れに沿うように、それぞれ形成されている。尚、第１キャビティＣ１と同様に、第２キャビティＣ２及び第３キャビティＣ３にも、その２つの隅部に死水域充填部１７及び１９がそれぞれ設けられるとともに、底面１１１ａにおける２つの隅部の中間位置に、死水域充填部９９がそれぞれ設けられている。
　次に、第１０実施形態に係る蒸気タービン１の作用効果について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図１３に示す構成によれば、前述のように拡幅部９６，９７，９８が第１実施形態より広く形成されているので、剥離渦ＨＵ１，ＨＵ２，ＨＵ３が、環状溝１１１の底面１１１ａに達する程度の大きさとなる。
　ここで、本実施形態における第１キャビティＣ１では、合計３個の死水域充填部１５，１５，９９が設けられているので、主渦ＳＵ１及び剥離渦ＨＵ１の両方について、死水域に流入することで蒸気Ｓのエネルギーが損失することを低減させることができる。従って、主渦ＳＵ１を強めることで剥離渦ＨＵ１を間接的に強めることができるとともに、剥離渦ＨＵ１を直接的に強めることもできる。これにより、死水域充填部１５，１５，９９がない場合と比較して剥離渦ＨＵ１の縮流効果が大きくなるので、微小隙間１３Ａにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
　同様に、本実施形態における第２キャビティＣ２及び第３キャビティＣ３においても、合計３個の死水域充填部１７，１７，９９及び１９，１９，９９がそれぞれ設けられており、第１キャビティＣ１と同様の作用効果が得られるため、微小隙間１３Ｂ，１３Ｃにおける蒸気Ｓのリーク量を低減させることができる。
　尚、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　本発明は、流体が流れる流路に配置されるブレードと、該ブレードの先端側に隙間を介して設けられ、前記ブレードに対して相対回転する構造体と、前記ブレード及び前記構造体のいずれか一方から突出して設けられ、他方との間に微小隙間を形成するシールフィンと、を備えるタービンであって、前記ブレード、前記構造体、及び前記シールフィンによって形成され、内部で前記流体の渦流が発生する空間に、前記渦流が及ばない領域である死水域を埋めるようにして、死水域充填部が設けられているタービンに関する。本発明によれば、死水域充填部がない場合と比較して渦流を強めることができ、渦流が縮流効果を持つ場合には当該縮流効果が高まり、ブレード先端部と構造体との間の隙間における流体のリーク量を低減化することができる。
１　蒸気タービン
１０　ケーシング
１１　仕切板外輪（構造体）
１１１　環状溝
１１１ａ　底面
１１１ｂ　側面
１２　シールフィン
１２Ａ　第１シールフィン
１２Ｂ　第２シールフィン
１２Ｃ　第３シールフィン
１３　微小隙間
１３Ａ　微小隙間
１３Ｂ　微小隙間
１３Ｃ　微小隙間
１４　拡幅部
１５　死水域充填部
１６　拡幅部
１７　死水域充填部
１８　拡幅部
１９　死水域充填部
２０　調整弁
２１　調整弁室
２２　弁体
２３　弁座
２４　蒸気室
３０　軸体（構造体）
３０１　環状溝
３０１ａ　底面
３０１ｂ　側面
３０１ｃ　段差面
３１　軸本体
３２　ディスク
４０　環状静翼群（ブレード）
４１　静翼
４２　ハブシュラウド
４２Ａ　角部
４２ａ　外周面
４２ｂ　軸方向端面
５０　環状動翼群（ブレード）
５１　動翼
５２　チップシュラウド
５２Ａ　角部
５２Ｂ　角部
５２Ｃ　角部
５２１ａ　軸方向壁面
５２１ｂ　軸方向壁面
５２１ｃ　軸方向壁面
５２２ａ　径方向壁面
５２２ｂ　径方向壁面
５２２ｃ　径方向壁面
６０　軸受部
６１　ジャーナル軸受装置
６２　スラスト軸受装置
７０　死水域充填部
７１　死水域充填部
７２　死水域充填部
７３　死水域充填部
７４　死水域充填部
７５　死水域充填部
７６　死水域充填部
７７　死水域充填部
７８　死水域充填部
７９　死水域充填部
８０　死水域充填部
８１　死水域充填部
８２　死水域充填部
８３　死水域充填部
８４　シールフィン
８４Ａ　第１シールフィン
８４Ｂ　第２シールフィン
８４Ｃ　第３シールフィン
８５　微小隙間
８５Ａ　微小隙間
８５Ｂ　微小隙間
８５Ｃ　微小隙間
８６　死水域充填部
８７　死水域充填部
８８　死水域充填部
８９　段差部
９０　拡幅部
９１　段差部
９２　拡幅部
９３　第１シールフィン
９３１　フィン本体部
９３２　空間制限部
９４　拡幅部
９５　死水域充填部
９６　拡幅部
９７　拡幅部
９８　拡幅部
９９　死水域充填部
Ｃ　キャビティ
Ｃ１　第１キャビティ
Ｃ１０　第１０キャビティ
Ｃ１１　第１１キャビティ
Ｃ１２　第１２キャビティ
Ｃ２　第２キャビティ
Ｃ３　第３キャビティ
Ｃ４　第４キャビティ
Ｃ５　第５キャビティ
Ｃ６　第６キャビティ
Ｃ７　第７キャビティ
Ｃ８　第８キャビティ
Ｃ９　第９キャビティ
ＨＵ１　剥離渦
ＨＵ２　剥離渦
ＨＵ３　剥離渦
ＨＵ４　剥離渦
ＨＵ５　剥離渦
Ｋ　傾斜面
Ｋ１　傾斜面
Ｋ２　傾斜面
Ｓ　蒸気
ＳＵ１　主渦
ＳＵ２　主渦
ＳＵ３　主渦
ＳＵ４　主渦
ＳＵ５　主渦
ＳＵ６　主渦
ＳＵ７　主渦
 

Claims (8)

  1. 　流体が流れる流路に配置されるブレードと、該ブレードの先端側に隙間を介して設けられ、前記ブレードに対して相対回転する構造体と、前記ブレード及び前記構造体のいずれか一方から突出して設けられ、他方との間に微小隙間を形成するシールフィンと、を備えるタービンであって、
    　前記ブレード、前記構造体、及び前記シールフィンによって形成され、内部で前記流体の渦流が発生する空間に、前記渦流が及ばない領域である死水域を埋めるようにして、死水域充填部が設けられているタービン。
  2. 　前記死水域充填部が、前記流体の渦流に沿う傾斜面を有している請求項１に記載のタービン。
  3. 　前記傾斜面が、軸方向に沿った断面で凹状の曲線に形成されている請求項２に記載のタービン。
  4. 　前記傾斜面が、軸方向に沿った断面で略直線状に形成されている請求項２に記載のタービン。
  5. 　前記死水域充填部が、軸方向に沿う軸方向壁面と径方向に沿う径方向壁面とによって形成される前記空間の隅部に設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載のタービン。
  6. 　前記シールフィンのうち軸方向に沿って最も上流側に設けられた第１シールフィンが、前記ブレードの軸方向最上流部に位置する軸方向端面と略同一面を形成するように設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載のタービン。
  7. 　前記シールフィンが、前記ブレードから突出して設けられ、前記構造体の軸方向に沿う軸方向壁面は、前記第１シールフィンより上流側の部分が、下流側の部分より径方向に段落ちして形成されている請求項６に記載のタービン。
  8. 　前記構造体の軸方向に沿う軸方向壁面は、軸方向に沿って互いに隣接する一対の前記シールフィンの一方に対向する部分と、他方に対向する部分との間に、径方向への段差が設けられている請求項６又は７に記載のタービン。
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